JPH0490745A - 磁気共鳴イメージング装置の静磁場不均一補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、核磁気共鳴（以下ｒＮＭＲＪと略記する）現
象を利用して被検体（人体）の所望部位の断層像を得る
磁気共鳴イメージング装置における静磁場不均一を補正
する方法に関する。

〔従来の技術〕

磁気共鳴イメージング装置は、ＮＭＲ現象を利用して被
検体中の所望の検査部位における原子核スピンの密度分
布、緩和時間分布等を計測して、その計測データから被
検体の任意断面を画像表示するものである。そして、従
来の磁気共鳴イメージング装置は、第１図に示すように
、被検体１に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段
（２゜３）と、上記被検体１の生体組織を構成する原子
の原子核にＭｆ！気共鳴を起こさせるために高周波信号
を照射する送信系４と、上記核磁気共鳴により放出され
るエコー信号を検出する受信系５と、この受信系５で検
出したエコー信号を用いて画像再構成演算を行う信号処
理系６とを備え、核磁気共鳴により放出されるエコー信
号を計測するシーケンスを繰り返し行って断層像を得る
ようになっていた。

そして、上記静磁場発生手段としての静磁場発生磁気回
路２の具体的な構造は、第４図及び第５図に示すように
、被検体１が入り得る空隙Ａを形成して対向配置された
一対の永久磁石２１ａ、２１ｂと、これらの永久磁石２
１ａ、２１ｂを支持すると共に磁気的に結合するヨーク
２２ａ、２２ｂと、これらのヨーク２２ａ、２２ｂを結
合するカラム２３と、上記一対の永久磁石２］、ａ、２
１ｂの空隙Ａ側の対向面にそれぞれ固着され円盤状磁性
部材の周縁部に環状突起が形成された磁極片２４ａ、２
４ｂとを有し、上記空隙Ａ内に磁界を発生させるように
なっていた。なお、上記磁極片２４ａ、２４ｂは、静磁
場均一度を向上するための強磁性体である。また、第５
図において、符号９．９は傾斜磁場コイルを示している
。

このような磁気共鳴イメージング装置において、装置の
静磁場が不均一であると被検体１の断層像は歪んでしま
う。すなわち、静磁場の均一度が良いほど歪みの少ない
断層像が得られることとなる。

そこで、従来の磁気共鳴イメージング装置では、装置の
据付け、保守、点検時等において、第４図及び第５図に
示す構造の機械的な形状及び位置関係を調整して静磁場
の均一度を調整していた。また、断層像の撮像のときに
印加する傾斜磁場によって、静磁場発生磁気回路２の一
部である磁極片２４ａ、２４ｂの磁化が変化して静磁場
均一度が劣化することがあった。

二こで、上記磁極片２４ａ、２４ｂは、強磁性体から成
るが、一般に強磁性体は磁気履歴（ヒステリシス）を持
っている。第６図にその磁気履歴曲線（ヒステリシスカ
ーブ）の−例を示す。図において、横軸は強磁性体に外
部から与えた磁場強度Ｈを示し、縦軸はその磁場強度Ｈ
を与えられた強磁性体の磁化Ｍを示している。そして１
強磁性体の磁化Ｍは、その強磁性体に与えた磁場強度Ｈ
によって変化し、第６図に示す閉じた磁気履歴曲線の線
上または内部の値となる。

このような状態で、被検体の断層像の撮像をするときは
、断層面のスライス位置や二次元的位置等を決定するた
めに、第５図に示す傾斜磁場コイル９によって傾斜磁場
を印加する。すると、上記印加した傾斜磁場によって静
磁場発生磁気回路２の磁極片２４ａ、２４ｂの磁化が変
化するため、静磁場均一度が劣化して得られる被検体の
断層像が劣化するものであった。これに対して、その静
磁場均一度を安定させるため、最近、特願平２−２８３
６８号明細書に示されるように、静磁場発生手段の静磁
場均一度のＡ整及び被検体の断層像の撮像の前に、上記
静６Ｊｉ場発生手段に対し傾斜磁場発生手段から一定の
傾斜磁場を印加して一定磁化を与えることが提案されて
いる。

〔発明が解決しようとする課顕〕

しかし、上記従来の磁気共鳴イメージング装置において
、断層像の撮像の直前で静磁場均一度を安定させること
はできるが、撮像のために必要な傾斜磁場印加の一連の
系列を複数回繰り返してエコー信号を計測する場合にお
けるその系列の途中で静磁場均一度が劣化することにつ
いては何ら対応していなかった。

すなわち、従来の磁気共鳴イメージング装置において、
装置の据付け、保守、点検時等に静磁場発生磁気回路２
の構造の機械的な形状及び位置関係を：Ａｕ＋、て静磁
場均一度を調整し、撮像の前に一定の傾斜磁場を印加す
ることにより、その磁極片２４ａ、２４ｂの磁化Ｍは、
第６図の曲線上で例えばＰ点であったものが、その後の
撮像のための傾斜磁場の印加により上記Ｐ点から例えば
Ａ点に変化し、さらに次の傾斜磁場の印加により、上記
Ａ点から例えばＢ点へ変化するものであった。

また、傾斜磁場を印加する系列が変化すると、上記Ａ４
から例えば０点へ変化するものであった。

このように、従来の磁気共鳴イメージング装置における
静磁場均一度の調整及び安定化方法では、傾斜磁場の印
加を繰り返すごとに磁化Ｍが変化し、静磁場均一度が変
化するものであった。このため、得られる被検体の断層
像が歪んでしまうことがあった。例えば、第７図に示す
ような格子パターンのファントム２５を第５図に示す空
隙Ａ内にセットして撮像すると、本来第８図（ａ）に示
すように上記ファントム２５の形状を歪むことなく画像
化した断層像工が得られるべきであるが、傾斜磁場印加
の系列を変化させると第８図（ｂ）に示すようにファン
トム２５の形状が歪んだ断層像Ｉ′が得られることがあ
った。このことから、良好な診断画像が得られないこと
があり、診断効率が低下するものであった。

そこで、本発明はこのような問題点を解決し、静磁場不
均一を補＋Ｅ　Ｌ、歪みの少ない断層像を得ることがで
きる磁気共鳴イメージング装置の静磁場不均一補正方法
を提供することを目的とする。

ｃ課麗を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明による磁気共鳴イメ
ージング装置の静磁場不均一補正方法は、被検体に静磁
場及び傾斜磁場を与える磁場発生手段と、上記被検体の
生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさ
せるために高周波信号を照射する送信系と、上記の核磁
気共鳴により放出されるエコー信号を検出する受信系と
、この受信系で検出したエコー信号を用いて画像再構成
演算を行う信号処理系とを備えて成る磁気共鳴イメージ
ング装置において、上記静磁場発生手段に対し傾斜磁場
発生手段から該静磁場発生手段の静磁場不均一を補正す
るための補正用傾斜磁場を印加するものである。

また７上記静磁場発生手段に印加する補正用傾斜磁場は
、静磁場発生手段の静磁場均一度を測定した結果により
得られる不均一度を補正しうる強度とじ２常に一定強度
の磁場を印加するものとすると効果的である６ さらに、上記静磁場発生手段に印加する補正用傾斜磁場
は、直前に印加した傾斜磁場の強度またはそれまでに印
加した傾斜磁場の履歴に応じた強度として印加するもの
としてもよい。

〔作　用〕

このように構成された磁気共鳴イメージング装置の静磁
場不均一補正方法は、静磁場発生手段に対し傾斜磁場発
生手段から補正用傾斜磁場を印加することにより、上記
静磁場発生手段の静磁場不均一を補正することができる
。従って、静磁場発生手段の磁場の均一度を向上するこ
とができ、歪みの少ない断層像を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明による静磁場不均一補正方法が適用され
る磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示すブロック
図である。この磁気共鳴イメージング装置は、核磁気共
鳴（ＮＭＲ）現象を利用して被検体の断Ｎ像を得るもの
で、第１図に示すように、静磁場発生磁気回路２と、傾
斜磁場発生系３と、送信系４と、受信系５と、信号処理
系６と、シーケンサ７と、中央処理装置（ＣＰ　Ｕ）　
８とを備えて成る。

上記静磁場発生磁気回路２は、被検体１の周りにその体
軸方向または体軸と直交する方向に均一な静磁場を発生
させるもので、上記被検体１の周りのある広がりをもっ
た空間に永久磁石方式の磁場発生手段が配置されている
。傾斜磁場発生系３は、ｘ、ｙ、ｚの三軸方向に巻がれ
た傾斜磁場コイル９と、それぞれのコイルを駆動する傾
斜磁場電源１０とから成り、上記シーケンサ７からの命
令に従ってそれぞれのコイルの傾斜磁場電源１０を駆動
することにより、ｘ、ｙ、ｚの三軸方向の傾斜磁場Ｇｘ
、Ｇｙ、Ｇｚを被検体１に印加するようになっている。

この傾斜磁場の加え方により、被検体１に対するスライ
ス面を設定することができる。送信系４は、被検体１の
生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさ
せるために高周波信号を照射するもので、高周波発振器
１１と変調器１２と高周波増幅器１３と送信側の高周波
コイル１４ａとから成り、上記高周波発振器１１から出
力された高周波パルスをシーケンサ７の命令に従って変
調器１２で振幅変調し、この振幅変調された高周波パル
スを高周波増幅器１３で増幅した後に被検体１に近接し
て配置された高周波コイル１４ａに供給することにより
、電磁波が上記被検体１に照射されるようになっている
。受信系５は、被検体１の生体組織の原子核の核磁気共
鳴により放出されるエコー信号（ＮＭＲ信号）を検出す
るもので、受信側の高周波コイル１４ｂと増幅器１５と
直交位相検波器１６とＡ／Ｄ変換器１７とから成り、上
記送信側の高周波コイル１４ａから照射された電磁波に
よる被検体１の応答の電磁波（ＮＭＲ信号）は被検体１
に近接して配置された高周波コイル１４ｂで検出され、
増幅器１５及び直交位相検波器１６を介してＡ／Ｄ変換
器１７に入力してディジタル量に変換され、さらにシー
ケンサ７からの命令によるタイミングで直交位相検波器
１６によりサンプリングされた二基列の収集データとさ
れ、その信号が信号処理系６に送られるようになってい
る。この信号処理系６は、ＣＰＵ８と、磁気ディスク１
８及び磁気テープ１９等の記録装置と、ＣＲＴ等のデイ
スプレィ２０とから成り、上記ＣＰＵ８でフーリエ変換
、補正係数計算像再構成等の処理を行い、任意断面の信
号強度分布あるいは複数の信号に適当な演算を行って得
られた分布を画像化してデイスプレィ２０に断層像とし
て表示するようになっている。また、シーケンサ７は、
ＣＰＵ８の制御で動作し、被検体１の断層像のデータ収
集に必要な種々の命令を送信系４及び傾斜磁場発生系３
並びに受信系５に送り、上記エコー信号を計測するシー
ケンスを発生する手段となるものである。

なお、上記傾斜磁場コイル９としては種々のものが提案
されているが、本発明者らの提案による特願昭６１−２
０７９３０号の明細書に記載したものが適している。

ここで１本発明の＃＆ｉ場不均−補正方法においては、
上記の構成の磁気共鳴イメージング装置において、静磁
場発生磁気回路２に対し傾斜磁場発生系３から該静磁場
発生磁気回路２の静磁場不均一を補正するための補正用
傾斜磁場を印加するものである。すなわち、被検体１の
断層像の撮像シーケンスの傾斜磁場印加後に、その強度
をＣＰＵ８で補正して傾斜磁場発生系３により静磁場発
生磁気回路２の磁極片２４ａ、２４ｂ（第５図参照）に
対し補正用傾斜磁場を印加するものである。

次に、このような静磁場不均一補正方法における補正用
傾斜磁場の印加動作について、第２図を参照して説明す
る０図において、横軸は時間、縦軸は傾斜磁場の強度を
表しており、第２　図（ａ　）はＸ方向の傾斜磁場Ｇｘ
を示し、同図（ｂ）はＹ方向の傾斜磁場ａｙを示し、同
ｒｊ！Ｉ（ｃ）はＺ方向の傾斜磁場Ｇｚを示している。

まず、被検体１の断層像の撮像の際には、第２図（ａ）
、（ｂ）、（ｃ）に示すように、所定の強度の傾斜磁場
Ｇ　Ｘ　ｔ　Ｇ　ｙ　ＨＧ　ｚを、第１図に示す傾斜磁
場電源１０により能動される傾斜磁場コイル９，９によ
って適宜の間隔で印加する。このとき、正及び負の傾斜
磁場Ｇ　ｘ　ｙ　Ｇ　ｙ　＋Ｇｚが印加された後、静磁
場発生磁気回路２の磁極片２４ａ、２４ｂのｘ、ｙ、ｚ
方向の磁化が変化し、各方向の静磁場均一度が劣化する
。次に。

上記断層像の撮像のための傾斜磁場Ｇ　ｘ　＊　Ｇ　ｙ
　ＦＧＺの印加の後に、第２図（ａ）〜（ｃ）において
斜線を付して示すように、それぞれ補正用傾斜磁場Ｇｘ
　　、Ｇｙ　　、Ｇｚ’　を上記傾斜磁場コイル９゜９
により印加する。この場合の補正用傾斜磁場Ｇｘ　　、
Ｇｙ　　、Ｇｚ’は、上記磁極片２４ａ。

２４ｂのｘ、ｙ、ｚ方向の磁化の変化を打ち消すだけの
強度とぎ九でいる。これは、その直前に印加した各傾斜
磁場Ｇｘ、Ｇｙ、Ｇｚの強度に比例して変化させること
により、近似的に定めることができる。これにより、撮
像シーケンスにおいてｘ、ｙ、ｚ方向の傾斜磁場Ｇ　ｘ
　ｒ　Ｇ　ｙ　ｒ　Ｇ”を印加する前と同様の磁化状態
に戻すことができ、静磁場発生磁気回路２の静磁場不均
一を補正することができる。

第３図は補正用傾斜磁場の印加動作の他の実施例を示す
タイミング線図である。この実施例は、被検体１の断層
像の撮像シーケンスの傾斜磁場印加時に、その強度をＣ
ＰＵ８で補正して傾斜磁場発生系３により静磁場発生磁
気回路２の磁極片２４ａ、２４ｂに対し補正用傾斜磁場
Ｇｘ’を印加すると共に、上記撮像シーケンスの傾斜磁
場印加後にも同様に上記ＣＰＵ８で補正した強度の補正
用傾斜磁場Ｇｘ’　を印加するものである。なお、第３
図においては、Ｘ方向の傾斜磁場Ｇｘのみについて図示
しているが、Ｙ、Ｘ方向の傾斜磁場についても同様であ
る。この場合も、静磁場発生磁気口ｕ２の静磁場不均一
を補正することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、静磁場発生手段
（２）に対し傾斜磁場発生手段（３）から補正用傾斜磁
場を印加することにより、上記静磁場発生手段（２）の
静磁場不均一を補正することができる。従って、静磁場
発生手段（２）の磁場の均一度を向上することができ、
歪みの少ない断層像を得ることができる。このことから
、良好な診断画像を得ることができ、磁気共鳴イメージ
ング装置における診断効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による静磁場不均一補正方法が適用され
る磁気共鳴イメージング装置の全体構成を示すブロック
図、第２図は本発明の方法における補正用傾斜磁場の印
加動作を示すタイミング線図、第３図はその補正用傾斜
磁場の印加動作の他の実施例を示すタイミング線図、第
４図及び第５図は静磁場発生磁気回路の具体的な構造を
示す斜視図及び正面半断面図、第６図は強磁性体の磁気
履歴曲線の一例を示すグラフ、第７図は被写体としての
ファントムを示す平面図、第８図は上記のファントムを
撮像したときの正しい画像と歪んだ画像とを示す説明図
である。 １・・・被検体、　２・・・静磁場発生磁気回路、　３
・・傾斜磁場発生系、　４・・・送信系、　５・・・受
信系、６・・・信号処理系、　７・・・シーケンサ、　
８・・・ＣＰＵ−９・・傾斜磁場コイル、　　１０・・
・傾斜磁場電源、　　　２１ａ、２１ｂ・永久磁石、　
　２４ａ。 ２４ｂ・・磁極片、　　Ｇｘ・・Ｘ方向の傾斜磁場、ａ
ｙ・・Ｙ方向の傾斜磁場、　Ｇｚ・・・Ｘ方向の傾斜磁
場、　　Ｇｘ’・・・Ｘ方向の補正用傾斜磁場、　Ｇｙ
′・・・Ｙ方向の補正用傾斜磁場、　　Ｇ　ｚ　’　・
・・２方向の補正用傾斜磁場。 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検体に静磁場及び傾斜磁場を与える磁場発生手
   段と、上記被検体の生体組織を構成する原子の原子核に
   核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射する送
   信系と、上記の核磁気共鳴により放出されるエコー信号
   を検出する受信系と、この受信系で検出したエコー信号
   を用いて画像再構成演算を行う信号処理系とを備えて成
   る磁気共鳴イメージング装置において、上記静磁場発生
   手段に対し傾斜磁場発生手段から該静磁場発生手段の静
   磁場不均一を補正するための補正用傾斜磁場を印加する
   ことを特徴とする磁気共鳴イメージング装置の静磁場不
   均一補正方法。
2. （２）上記静磁場発生手段に印加する補正用傾斜磁場は
   、静磁場発生手段の静磁場均一度を測定した結果により
   得られる不均一度を補正しうる強度とし、常に一定強度
   の磁場を印加するものであることを特徴とする請求項１
   記載の磁気共鳴イメージング装置の静磁場不均一補正方
   法。
3. （３）上記静磁場発生手段に印加する補正用傾斜磁場は
   、直前に印加した傾斜磁場の強度またはそれまでに印加
   した傾斜磁場の履歴に応じた強度として印加するもので
   あることを特徴とする請求項１記載の磁気共鳴イメージ
   ング装置の静磁場不均一補正方法。